DE438784C - Elektrische Schmelzsicherung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 27. DEZEMBER 1926

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 438784 KLASSE 21 c GRUPPE

VlIIjzic*)

Vernon Hope in Macclesfield, England.

Elektrische Schmelzsicherung. Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. November 1922 ab.

Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni 1911 die Priorität auf Grund der Anmeldung in England vom 28. November 1921 beansprucht.

Die Erfindung betrifft eine elektrische ' Form und trägt an beiden Enden Kontakte, Schmelzsicherung (Patronensicherung), bei welche ein bequemes Auswechseln ermögwelcher der Schmelzkörper in einem feuer- liehen.

testen Pulver -in den Schmelzraum eingebettet j Derartige Sicherungen arbeiten ziemlich ist. Die Patrone erhält gewöhnlich runde zuverlässig, soweit es sich um mäßige Über-

belastungen und um Überwachung von Strömen niedriger Spannungen handelt. Sie arbeiten jedoch unzuverlässig, sobald verhältnismäßig hohe Spannungen kurz geschlossen werden. Der Zweck vorliegender Erfindung ist, die Schmelzsicherung in dieser Hinsicht zu verbessern und so zu gestalten, daß sie in einem geerdeten, eisenummantelten Gehäuse verwendet werden kann.

ίο Es wurde bereits versucht, Schmelzsicherungen der hier in Frage kommenden Art zu ventilieren und zu diesem Zwecke an den Enden mit öffnungen zu versehen. Wenn diese Schmelzsicherungen jedoch bei direktem Kurzschluß durchschlagen und einen Flammbogen entwickeln, so entweichen die zugleich entstehenden Gase durch jene öffnungen in unmittelbarer Nähe der Sicherungskontakte, wodurch sie den Flammbogen auf die Kontakte und auf das geerdete Metallgehäuse richten, in welchem die Sicherung untergebracht ist, und diese Teile leicht beschädigen. Gemäß vorliegender Erfindung wird ein Expansionsraum geschaffen und über eine oder mehrere Öffnungen mit dem Schmelzraum in Verbindung gesetzt, in welchem die Schmelzsicherung in einem Pulver eingebettet liegt. Die öffnungen werden zweckmäßig ungefähr in der Mitte der Patrone vorgesehen und mit Kupfergaze o. dgl. abgedeckt. Der Expansionsraum wird zweckmäßig als Ringkammer ausgebildet, indem man den Schmelzraum mit einem z. B. aus Isolierstoff gefertigten Gehäuse umgibt. Eine so konstruierte Sicherung, z. B. mit einem Schmelzkörper aus Zink und mit calciniertem Marmorstaub, Asbestwolle o. dgl. als Füllstoff für den Schmelzraum, wird weder eine Beschädigung des Sicherungsgehäuses, noch eine Beschädigung der Kontakte zeigen, und das auch selbst dann nicht, wenn die Sicherung infolge eines plötzlichen Kurzschlusses durchschlagen sollte. Es ist jetzt also möglich, eine gekapselte Schmelzsicherung (Patrone) mit auswechselbarem Schmelzstreifen anzufertigen.

Durch sorgfältig ausgeführte Versuche (unter Verwendung von Druckmeß- und Registrierinstrumenten) wurde festgestellt, daß ein ziemlich starkerDruck sowohl imSchmelz'-raum als auch im Expansionsraum auftritt, sobald hohe Spannungen kurz geschlossen werden und die den Expansionsraum mit dem Schmelzraum verbindenden öffnungen so wie beschrieben mit Kupfergaze abgedeckt sind; j neben einem hohen Drucke treten aber auch ziemlich hohe Temperaturen an und in Nähe der öffnungen auf, wodurch die Kupfergaze zerstört wird. Des weiteren ergab sich, daß die Kupfergaze den Austritt des Pulvers unzweckmäßig beschränkt, und daß in der Mitte , der Patrone unter Umständen ein gewisse·' Raum verbleibt, in welchem das geschmolzene Zink festgehalten wird, so daß die Zeit, bis zu welcher dem Flammbogen Raum gegeben wird, eine gewisse Verlängerung erfährt; die Wirkung wird anderseits auch noch dadurch beeinflußt, daß sich das Pulver unter Wärme und Druck zu verdichten sucht.

Die hohen Temperaturen und Drücke im Expansionsraum sind auf das Eintreten sehr hoch erhitzter Zinkdämpfe zurückzuführen, die verbrennen, sobald sie sich mit der im Expansionsraum vorhandenen Luft vermischen. Um nun die Verdampfung des Zinks auf ein Minimum zurückzuführen und die Verbrennung von Zinkdämpfen zu unterdrücken, werden Vorrichtungen getroffen, welche das Pulver im Schmelzraum normalerweise zurückhalten, beim Durchbrennen der So Sicherung aber die Gase zusammen mit einem Teil des Pulvers aus dem Schmelzraum entweichen und in den Expansionsraum gelangen lassen, so daß eine Verbrennung in dem Maße, wie sie sonst unter dem betreffendem Drucke und der Temperatur auftreten würde, nicht möglich ist, da das Pulver selbst eine gewisse Dämpfung bewirkt und die Verbrennung auch anderseits durch Entwicklung von CO₂-Gasen unterdrückt wird. Die Größe der den Schmelzraum mit dem Expansionsraum verbindenden Öffnungen spielt eine gewisse Rolle insofern, als die Gase im Schmelzraum freigegeben werden müssen, ohne im Expansionsraum einen zu großen Druck entstehen zu lassen. Daß der Druck im Expansionsraum nicht zu groß wird, kann bis zu einem gewissen Maße dadurch verhindert werden, daß man die Patrone ungefähr in der Mitte mit im Durchmesser ganz kleinen Öffnungen versieht. Wer- 1°° den diese Öffnungen nicht abgedeckt, so sind sie möglichst klein und eng zu halten, denn mit größeren bzw. weiteren öffnungen wurden ganz erhebliche Drücke im Expansionsraum auftreten. So gibt eine 400-Ampere-Sicherung z. B. gute Resultate, wenn sie mit 18, im Durchmesser 0,8 mm großen öffnungen versehen wird. Dahingegen würden unter Umständen ganz erheblich stärkere Drücke entwickelt werden, wenn die in gleicher Zahl vorhandenen Öffnungen im Durchmesser 1,6 mm groß ausgeführt würden. Nun können mit größeren öffnungen aber auch ganz gute Resultate erzielt werden, wenn der Abzug der Gase und des Pulvers beim Durchbrennen der Schmelzsicherung zunächst verhindert und erst dann freigegeben wird, wenn sich der Druck im Schmelzraum zu steigern sucht. Sind sehr viele, verhältnismäßig kleine Öffnungen vorhanden, so kann das Pulver aus dem -Schmelzraum unter Umständen nicht schnell genug und auch nicht im

gewünschten Maße austreten, da die geringe Größe der öffnungen hindernd wirkt. Es ist daher vorzuziehen, entsprechend weniger und dafür um so größere öffnungen an Stelle der vielen entsprechend kleinen Öffnungen zu verwenden und den Austritt des Pulvers aus dem Schmelzraum mit nachgiebigen und erst bei einem bestimmten Drucke öffnenden Verschlüssen abzudecken.

ίο Die Wirkung der Schmelzsicherung kann ganz -erheblich verbessert werden, wenn man zum Verschluß der Öffnungen an Stelle der Kupfergaze z. B. Papier oder ein dünnes Gewebe verwendet, welches den Übergang der Gase und des Pulvers vom Schnielzraum zum Expansionsraum ebenfalls verzögert, aber schon bei verhältnismäßig geringem Drucke nachgiebt, also eine nur kurzfristige Verzögerung verursacht und dann aber den Gasen und zugleich auch dem Pulver einen verhältnismäßig freien Abzug gewährt.

Gute Resultate werden bei Kurzschluß hoher Spannungen erzielt, wenn z. B. drei Öffnungen von je 8,o mm Durchmesser in der

«5 Mitte und auf der Seite des Schmelzdrahtbehälters angeordnet und z. B. mit einem dünnen gummierten Papierblättchen oder mit einem schwach federnden Blechringe abgedeckt werden. Letzterer soll so beschaffen sein, daß er unter einem Drucke von nicht mehr als ι kg pro 0,5 qcm nachgiebt. Zum Verschluß der öffnungen lassen sich natürlich auch noch andere Mittel verwenden. Größere öffnungen haben den Vorteil, daß sie die Pulversäule im Schmelzraum schnell zusammenfallen, d. h. das Pulver bequem und schnell aus -dem Schmelzraum austreten lassen, so daß dem Flammboden viel schneller Raum gegeben wird als sonst. Die Größe der Öffnungen und der Widerstand der Verschlüsse sind im übrigen von der Größe und Bauart der Patronensicherung abhängig, müssen jedoch immer so beschaffen sein, daß sich das Pulver durch die Verzögerung des Gasaustrittes effektiv

auswirken kann und nicht zu hohe Drücke und Temperaturen entwickelt werden.

Daß das Pulver zusammen mit verflüchtigtem Zink über die öffnungen aus dem Schmelzraum in den Expansionsraum entweicht, ist besonders vorteilhaft, wenn das Pulver aus zum Teil calciniertem Marmorstaub besteht, da CO„-Gase erzeugt werden und die Verbrennung des verflüchtigten Zinks unterdrücken; hätte das verflüchtigte Zink freien Zutritt zu der im Expansionsraum befindlichen Luft, so würde sich die Verbrennung innerhalb des Expansionsraumes unter hohen Drücken und Temperaturen vollziehen. Werden verhältnismäßig große öffnungen

vorgesehen und so wie beschrieben abgedeckt bzw. verschlossen, so wäre es nach den bisherigen Feststellungen unzweckmäßig, die Öffnungen diametral gegenüber anzuordnen: besser ist es, die Öffnungen auf ein und derselben Seite ungefähr in der Mitte zu gruppieren. Wird ein aufgeschlitzter Ring zum Verschluß verwendet, so bildet man diesen zweckmäßig so aus, daß er sich an den freien federnden Enden mit flachen Schlitzen auf an der Patrone festsitzenden Stiften führt and so vor einer etwaigen Verschiebung gesichert, ist. Dem gleichen Zwecke können auch noch andere Mittel dienen.

Wird Marmorstaub allein verwendet, um die Verbrennung der Zinkdärnpfe zu unterdrücken, so würde CO„-Gas unter einem Drucke entwickelt, der größer ist als es hier überhaupt erwünscht ist. Der Marmorstaub wird daher mit einem inerten Pulver vermischt, welches unter den hier obwaltenden Umständen weder schmelzbar noch zersetzbar ist. Im übrigen ist es vorteilhaft, für die Mischung ein inertes, spezifisch schweres Pulver zu verwenden, damit die durch das C0„-Gas bewirkte chemische Unterdrückung der Verbrennung auch noch mechanisch durch das Pulver selbst unterstützt wird. Für eine Mischung mit dem Marmorstaub eignen sich ganz besonders gut Bariumsulfat oder Kieselgur. Die Mischung wird zu gleichen VoIu- go menstdlen vorgenommen.

Die Konstruktion der Sicherung soll sämtliche Teile in ein gasdichtes Gehäuse einschließen, welches unter Umständen auch gleich den Expansionsraum bilden kann. Die An- 95-schlußkontakte müssen selbstverständlich so aus dem Gehäuse herausgeführt werden, daß letzteres möglichst dicht bleibt. Schmelzdrahtbehälter und äußeres Patronengehäuse mögen aus Fiber hergestellt werden, können anderseits aber auch aus Metall angefertigt werden, wobei jedoch zu berücksichtigen wäre, daß die Anschlußkontakte und die inneren Teile gut und zweckentsprechend isoliert werden müssen. Die konstruktiv zweckmäßigste Ausführung wäre, den Expansionsraum als Ringraum um den Schmelzdrahtbehälter herumzulegen und mit dem äußeren Patronengehäuse zu bilden. Selbstverständlich kann der Expansionsraum auch in anderer Weise angeordnet werden. Als Verschluß für die öffnungen des Schmelzdrahtbehälters kann, wie bereits schon einmal erwähnt wurde, Papier verwendet werden, und zwar könnte man einen Papierstreifen rings um den Schmelzdrahtbehälter über die betreffenden öffnungen kleben. An Stelle des Papierstreifens ist ein geschlitzter, federnder Ring jedoch vorzuziehen. Derselbe ist natürlich so breit auszuführen, daß er die betreffenden öffnungen genügend überdeckt. Im übrigen muß er so beschaffen sein, daß die öffnungen

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erst bei einem bestimmten Überdruck geöffnet werden.

Abb. ι bis 6 stellen die Erfindung schematisch in den verschiedensten Ausführungen bzw. Anordnungen des Expansionsraumes dar.

Abb. 7 bringt ein Beispiel für die konstruktive Ausführung. Die an den Enden befindlichen Öffnungen, durch welche der Schmelzstreifen bzw. Schmelzdraht hindurchgeführt ist, werden mit konischen Muttern abgeschlossen.

In Abb. i, la wird der Schmelzraum-A innerhalb eines Gehäuses von Patronen durch eine diametrale Wand vom Expansionsraum B getrennt. Der Schmelzdraht bzw. Schmelzstreifen ist mit C bezeichnet, α¹ bezeichnet die beide Räume verbindende öffnung.

Abb. 2, 2a bringen eine andere Ausführung, j ao Hier ist ein zweiter Expansionsraum B^% vor- ; gesehen, und zwar außen um den ersten Ex- : pansionsraum B herumgelegt. Beide Expansionsräume sind durch die Öffnungen l·¹ mit- ! einander verbunden. Nach Abb. 3, 3a liegt ■ der ExpansionsraumB innerhalb des Schmelz- ^: raumes; der Schmelzraum A zieht sich als ■ Ringkammer außen um den Expansionsraum B [ herum. Nach Abb. 4, 4a sind die Schmelz- i drähte bzw. Schmelzstreifen in einem ringförmigen Schmelzraum A untergebracht, wo- ■ bei zwei Expansionsräume vorgesehen sind, ; von denen der eine B¹ im Innern des Schmelzraumes liegt, während sich der andere Expan- ! sionsraum B außen um den Schmelzraum her- '■ umzieht. Nach Abb. 5, 5a sind die einzelnen j Schmelzdrähte bzw. Schmelzstreifen nicht j mehr in ein und demselben Schmelzraum, son- j dem in je einem besonderen Schmelzraum A 1 untergebracht. Die Schmelzräume A sind in einem äußeren Gehäuse (Patrone) eingekap- ' seit. Der zwischen den Schmelzräumen und dem äußeren Gehäuse bzw. der Patrone ver- \ bleibende Zwischenraum ist zugleich Expansionsraum. Nach Abb. 6, 6a sind mehrere , Expansionsräume B in ein und demselben ' Schmelzraum A. vorgesehen. Für die Anord- ■ nung der Expansionskammer mag es noch viele andere Möglichkeiten geben. So wäre 1 es-z.B. möglich, die Expansionskammer in. ! den Enden der Sicherung vorzusehen, eine ! solche Konstruktion hat sich jedoch nicht gut j bewährt. Bemerkt sei noch, daß in all den j hier dargestellten Ausführungsbeispielen die | Verbindungen bzw. Öffnungen zwischen j Schmelzraum und Expansionsraum mit a¹ be·' ; zeichnet sind und mit einem nachgiebigen !

Verschluß zu versehen wären. Das Füllmaterial ist stets durch Schraffur (strichpunktierte Linien) angedeutet. Abb. 7 bringt ein Beispiel für die konstruktive Ausführung. Hier bezeichnet 10 das äußere Gehäuse, die sogenannte Patrone 11 das innere Gehäuse, welches an den Enden mit Scheiben 12 verschlossen wird. Diese Scheiben 12 sind mit kleinen Stiftschrauben 130. dgl. in das Gej häuse 11 eingesetzt. Dabei werden die Stifte bzw. Stiftschrauben in besonderen Nuten des ; Gehäuses 10 geführt und gehalten. Das Verbindungsstück 15 sitzt mit einem Vierkant ■ 15° in einer entsprechend großen und selbstverständlich ebenfalls vierkantigen Öffnung der Verschlußscheibe 12. Die auf das äußere Ende des Verbindungsstückes 15 aufgeschraubte konische Mutter 16 wird in der j Kappe 14 einen dichten Verschluß sichern. j Die Kappe 14 ist auf das Gewinde I4^ff des : äußeren Gehäuses 10 geschraubt und wird auch hier einen verhältnismäßig dichten Abschluß geben. Die Verbindungsstücke 15 sind zum Anschluß des Schmelzstreifens bzw.. Schmelzdrahtes bei 15⁶ abgeflacht. Das Gewinde I5^C des einen Verbindungsstückes 15 ist in die zugehörige Kappe 14 unmittelbar eingeschraubt, so daß zum Einsetzen eines neuen Schmelzstreifens nur eines der Verbindungsstücke von der zugehörigen Kappe abgelöst zu werden braucht. Der nachgiebige Verschluß für die mit α¹ bezeichnete, den Schmelzraum mit dem Expansionsraum verbindende öffnung ist mit D bezeichnet. Zum Schluß sei noch erwähnt, daß die Kappen 14 zugleich Anschlußelemente der Sicherung sind. Die stromführenden Teile we.rden selbstverständlich aus gut leitfähigem Metall hergestellt. Ebenfalls werden die an den Enden auf das äußere Gehäuse geschraubten Kappen aus Metall angefertigt. Die übrigen Teile werden im allgemeinen aus einem Isolierstoff gefertigt. Hierzu eignet sich z. B. Vulkanfiber. Die Verschlußringe D wären zweckentsprechend aus Stahl anzufertigen.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Elektrische Schmelzsicherung, bei der eiu den Schmelzdraht aufnehmender Schmelzraum mit einem Expansionsraum durch öffnungen in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen zum Expansionsraum mit nachgiebigen und erst bei einem bestimmten Überdruck öffnenden Verschlußvorrichtungen abgedeckt sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.